CN111483323A - 一种轨道交通非接触式供电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轨道交通非接触式供电系统，包括：按照列车的行驶方向依次铺设于列车的整个行驶路线上的多条无线电能供电支路；每条无线电能供电支路均包括用于在工作时产生高频磁场的发射装置；设于列车的每节车厢上的接收装置，用于在接收到发射装置的高频磁场后产生列车在行驶过程中所需的电流，并提供给列车使用；总控制器，用于预先确定列车的起始位置对应的目标发射装置；在接收到列车发车信号后控制目标发射装置开始供电工作；当检测到列车行驶进一个发射装置的供电范围时，控制该发射装置开始供电工作；当检测到列车驶离一个发射装置的供电范围时，控制该发射装置停止供电工作。可见，本申请延长了系统的寿命，减轻了系统的维护工作。

Description

一种轨道交通非接触式供电系统
技术领域
本发明涉及无线供电领域，特别是涉及一种轨道交通非接触式供电系统。
背景技术
目前，轨道交通车辆常用的供电方式是接触网供电，当轨道交通车辆上的受电弓与接触网正常接触时，轨道交通车辆可以从接触网获取自身运行所需的电能。但是，接触网供电系统的供电线路错综复杂，且供电线路环境适应性较差，易存在挂冰、舞动、导线磨损漏电、电火花、触电等安全隐患，不仅降低了接触网供电系统的使用寿命，而且需要消耗大量人力物力进行接触网供电系统的维护工作。
因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域的技术人员目前需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种轨道交通非接触式供电系统，采用无线供电方式为列车提供其行驶所需的电能，无线供电系统的供电线路布局简单，且无线供电系统的供电线路的环境适应性较强、安全性较高，从而既延长了列车供电系统的使用寿命，又减轻了列车供电系统的维护工作。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种轨道交通非接触式供电系统，包括：
按照列车的行驶方向依次铺设于所述列车的整个行驶路线上的多条无线电能供电支路；每条无线电能供电支路均包括用于在工作时产生高频磁场的发射装置；
设于所述列车的每节车厢上的接收装置，用于在接收到所述发射装置的高频磁场后产生所述列车在行驶过程中所需的电流，并提供给所述列车使用；
总控制器，用于预先确定所述列车的起始位置对应的目标发射装置；在接收到列车发车信号后控制所述目标发射装置开始供电工作；当检测到所述列车行驶进一个发射装置的供电范围时，控制该发射装置开始供电工作；当检测到所述列车驶离一个发射装置的供电范围时，控制该发射装置停止供电工作。
优选地，所述发射装置包括高频逆变电源、用于谐振补偿的补偿装置、可控开关及发射线圈；其中：
所述高频逆变电源的输入端与供电直流母线连接，所述高频逆变电源的输出端与所述补偿装置的输入端连接，所述补偿装置的输出端通过所述可控开关与所述发射线圈连接；其中，所有发射线圈按照所述列车的行驶方向依次铺设于所述列车的整个行驶路线上；
则所述总控制器具体用于预先确定所述列车的起始位置对应的目标发射装置；在接收到列车发车信号后，依次控制所述目标发射装置中的高频逆变电源开始运行、可控开关闭合；当检测到所述列车行驶进一个发射装置的供电范围时，控制该发射装置中的高频逆变电源运行至供电状态，同时控制该发射装置中的可控开关处于闭合状态；当检测到所述列车驶离一个发射装置的供电范围时，依次控制该发射装置中的高频逆变电源停止运行、可控开关断开。
优选地，所述列车的车厢数量为N个，其中，N为大于1的整数；
且所述列车的整个行驶路线所对应的总供电区域分为多个供电分段区域，每个供电分段区域均包含M1*(N+M2)条无线电能供电支路；所述总控制器包括设于每个供电分段区域的供电分段区控制器；其中，M1为大于1的整数、M2为正整数；
则第一个供电分段区控制器包括：
发车控制模块，用于预先确定所述列车的起始位置对应的目标发射装置；在接收到列车发车信号后，依次控制所述目标发射装置中的高频逆变电源开始运行、可控开关闭合；
每个所述供电分段区控制器均包括：
运行控制模块，用于当检测到所述列车行驶进一个发射装置的供电范围时，控制该发射装置中的高频逆变电源运行至供电状态，同时控制该发射装置中的可控开关处于闭合状态；当检测到所述列车驶离一个发射装置的供电范围时，依次控制该发射装置中的高频逆变电源停止运行、可控开关断开。
优选地，所述运行控制模块包括：
预励磁子模块，用于在所述列车即将行驶至一个发射装置时，依次控制该发射装置中的可控开关闭合、高频逆变电源运行至预励磁状态，以使该发射装置进入预励磁状态；
供电控制子模块，用于当处于预励磁状态的高频逆变电源的输出电流大于预设电流阈值时，确定所述列车行驶进该发射装置的供电范围，并控制该发射装置中的高频逆变电源运行至供电状态；当处于供电状态的高频逆变电源的输出电流小于预设电流阈值时，确定所述列车驶离该发射装置的供电范围，并依次控制该发射装置中的高频逆变电源停止运行、可控开关断开。
优选地，所述控制该发射装置中的高频逆变电源运行至供电状态的过程，包括：
利用软启动控制策略控制该发射装置中的高频逆变电源运行至供电状态。
优选地，每个供电分段区域中连续铺设的N+M2条无线电能供电支路为一组供电支路；且在同一供电分段区域中，不同组供电支路中相同位置的发射线圈共用同一补偿装置及同一高频逆变电源；
则第一个供电分段区控制器中预励磁子模块具体用于在接收到列车发车信号后，控制第一组供电支路中第N+1条至第N+M2条无线电能供电支路的发射装置进入预励磁状态；当一组供电支路中第n条无线电能供电支路的可控开关断开时，控制下一组供电支路中第n条无线电能供电支路的发射装置进入预励磁状态；其中，1≤n≤N+M2，n为整数；
相应的，除了最后一个供电分段区控制器，其余供电分段区控制器还均包括：
工作交接模块，用于当所述列车到达当前供电分段区域末端时，向下一个供电分段区控制器发送预励磁信号，以使下一个所述供电分段区控制器在接收到所述预励磁信号后执行自身的预励磁子模块；
且其余所述供电分段区控制器中预励磁子模块具体用于在接收到所述预励磁信号后，控制第一组供电支路中第1条至第N+M2条无线电能供电支路的发射装置进入预励磁状态；当一组供电支路中第n条无线电能供电支路的可控开关断开时，控制下一组供电支路中第n条无线电能供电支路的发射装置进入预励磁状态。
优选地，M1＝2，M2＝1。
优选地，所述发射线圈的长度等于所述列车的每节车厢的长度，且相邻发射线圈的间隔距离等于所述列车的相邻车厢的间隔距离。
优选地，所述可控开关具体为开关速度大于预设速度阈值的高速开关。
优选地，所述总控制器还用于当检测到所述列车的实际功率不等于其额定功率时，根据所述实际功率调整所述发射装置的供电个数。
本发明提供了一种轨道交通非接触式供电系统，包括：按照列车的行驶方向依次铺设于列车的整个行驶路线上的多条无线电能供电支路；每条无线电能供电支路均包括用于在工作时产生高频磁场的发射装置；设于列车的每节车厢上的接收装置，用于在接收到发射装置的高频磁场后产生列车在行驶过程中所需的电流，并提供给列车使用；总控制器，用于预先确定列车的起始位置对应的目标发射装置；在接收到列车发车信号后控制目标发射装置开始供电工作；当检测到列车行驶进一个发射装置的供电范围时，控制该发射装置开始供电工作；当检测到列车驶离一个发射装置的供电范围时，控制该发射装置停止供电工作。
可见，本申请采用无线供电方式为列车提供其行驶所需的电能，无线供电系统的供电线路布局简单，且无线供电系统的供电线路的环境适应性较强、安全性较高，从而既延长了列车供电系统的使用寿命，又减轻了列车供电系统的维护工作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种轨道交通非接触式供电系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种单条无线电能传输支路的电路示意图；
图3为本发明实施例提供的一种软启动脉冲的示意图；
图4为本发明实施例提供的另一种轨道交通非接触式供电系统的结构示意图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种轨道交通非接触式供电系统，采用无线供电方式为列车提供其行驶所需的电能，无线供电系统的供电线路布局简单，且无线供电系统的供电线路的环境适应性较强、安全性较高，从而既延长了列车供电系统的使用寿命，又减轻了列车供电系统的维护工作。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参照图1，图1为本发明实施例提供的一种轨道交通非接触式供电系统的结构示意图。
该轨道交通非接触式供电系统包括：
按照列车的行驶方向依次铺设于列车的整个行驶路线上的多条无线电能供电支路；每条无线电能供电支路均包括用于在工作时产生高频磁场的发射装置ED；
设于列车的每节车厢上的接收装置RD，用于在接收到发射装置ED的高频磁场后产生列车在行驶过程中所需的电流，并提供给列车使用；
总控制器TC，用于预先确定列车的起始位置对应的目标发射装置；在接收到列车发车信号后控制目标发射装置开始供电工作；当检测到列车行驶进一个发射装置ED的供电范围时，控制该发射装置ED开始供电工作；当检测到列车驶离一个发射装置ED的供电范围时，控制该发射装置ED停止供电工作。
具体地，本申请的轨道交通非接触式供电系统采用无线供电方式为列车供电。为了实现供电系统的无线供电，本申请在列车的整个行驶路线上均铺设有包括发射装置ED的无线电能供电支路，相应的，列车的每节车厢上均设有一个接收装置RD。已知发射装置ED在工作时会产生高频磁场，若接收装置RD处于发射装置ED产生的高频磁场中，则接收装置RD可基于所处的高频磁场产生列车在行驶过程中所需的电流，从而将电流提供给列车使用。因此，为了实现列车的正常行驶，本申请应保证列车在到达任一行驶位置时，列车上的接收装置RD都可以接收到高频磁场，从而实现列车的正常供电。
可以理解的是，所有发射装置ED按照列车的行驶方向依次铺设于列车的整个行驶路线上，且为了防止发射装置ED之间发生耦合，相邻发射装置ED之间设置一定间隔。具体地，本申请的发射装置ED可采用如图1所示的设置(图1给出了以4节车厢的列车为例的供电系统，需要说明的是，图1不能限定本申请列车的车厢数量)，即在列车处于起始位置时，列车的每节车厢的下方均对应一个发射装置ED，较优地，列车上接收装置RD位于发射装置ED的正上方。
此外，本申请提前对用于控制发射装置ED工作的总控制器TC(设于地面)进行逻辑设置。具体地，总控制器TC在列车出发前，应确定好列车的起始位置对应的发射装置ED(这些发射装置ED称为目标发射装置，如图1所示，4节车厢的列车对应的目标发射装置为在列车的整个行驶路线上的前4个发射装置ED，即列车在起始位置时自身下方对应的发射装置ED)。然后，当列车准备出发时，会向总控制器TC发送列车发车信号。总控制器TC在接收到列车发车信号后，会控制目标发射装置开始供电工作，从而为列车提供其行驶所需的电能。
同时，考虑到在列车行驶的过程中，列车会不断进入行驶前方的发射装置ED对应的供电范围，也会不断驶离行驶后方的发射装置ED对应的供电范围，所以本申请的总控制器TC会实时检测列车是否行驶进一个发射装置ED的供电范围，若检测到列车行驶进一个发射装置ED的供电范围，则控制该发射装置ED开始供电工作；总控制器TC也会实时检测列车是否驶离一个发射装置ED的供电范围，若检测到列车驶离一个发射装置ED的供电范围，则控制该发射装置ED停止供电工作，从而保证了列车的供电持续性，使列车能够成功到达目的地，且提高了系统的效率。
也就是说，在列车行驶的过程中，列车上每个接收装置RD分别从列车下方的发射装置ED获取无线电能。当接收装置RD位于发射装置ED的正上方时，通过控制对应的发射装置ED提供电能。当接收装置RD位于两个发射装置ED之间时，通过控制两个发射装置ED同时给接收装置RD供电。
本发明提供了一种轨道交通非接触式供电系统，包括：按照列车的行驶方向依次铺设于列车的整个行驶路线上的多条无线电能供电支路；每条无线电能供电支路均包括用于在工作时产生高频磁场的发射装置；设于列车的每节车厢上的接收装置，用于在接收到发射装置的高频磁场后产生列车在行驶过程中所需的电流，并提供给列车使用；总控制器，用于预先确定列车的起始位置对应的目标发射装置；在接收到列车发车信号后控制目标发射装置开始供电工作；当检测到列车行驶进一个发射装置的供电范围时，控制该发射装置开始供电工作；当检测到列车驶离一个发射装置的供电范围时，控制该发射装置停止供电工作。
可见，本申请采用无线供电方式为列车提供其行驶所需的电能，无线供电系统的供电线路布局简单，且无线供电系统的供电线路的环境适应性较强、安全性较高，从而既延长了列车供电系统的使用寿命，又减轻了列车供电系统的维护工作。
该轨道交通非接触式供电系统在上述实施例的基础上：
作为一种可选地实施例，发射装置ED包括高频逆变电源、用于谐振补偿的补偿装置、可控开关及发射线圈；其中：
高频逆变电源的输入端与供电直流母线连接，高频逆变电源的输出端与补偿装置的输入端连接，补偿装置的输出端通过可控开关与发射线圈连接；其中，所有发射线圈按照列车的行驶方向依次铺设于列车的整个行驶路线上；
则总控制器TC具体用于预先确定列车的起始位置对应的目标发射装置；在接收到列车发车信号后，依次控制目标发射装置中的高频逆变电源开始运行、可控开关闭合；当检测到列车行驶进一个发射装置ED的供电范围时，控制该发射装置ED中的高频逆变电源运行至供电状态，同时控制该发射装置ED中的可控开关处于闭合状态；当检测到列车驶离一个发射装置ED的供电范围时，依次控制该发射装置ED中的高频逆变电源停止运行、可控开关断开。
具体地，每条无线电能供电支路所包括的发射装置ED均包括高频逆变电源、补偿装置、可控开关及发射线圈，其供电原理为：
总控制器TC在接收到列车发车信号后，会控制列车的起始位置对应的目标发射装置开始供电工作，即对于任一目标发射装置，先控制该目标发射装置中的高频逆变电源开始运行，使高频逆变电源产生高频方波，并将高频方波输入至该目标发射装置中的补偿装置进行谐振补偿；再控制目标发射装置中的可控开关闭合，从而使补偿装置为该目标发射装置中的发射线圈提供高频电流，发射线圈得以产生高频磁场。同时，列车上接收装置RD中的接收线圈会接收到对应发射线圈产生的高频磁场，从而产生高频电流；高频电流再通过接收装置RD中的整流电路整流成直流电，从而提供给列车使用。
在列车行驶的过程中，本申请的总控制器TC若检测到列车行驶进一个发射装置ED的供电范围，则控制该发射装置ED中的高频逆变电源运行至供电状态，同时控制该发射装置ED中的可控开关处于闭合状态，目的是控制该发射装置ED为列车提供其继续行驶所需的电能；总控制器TC若检测到列车驶离一个发射装置ED的供电范围，则先控制该发射装置ED中的高频逆变电源停止运行，而后控制该发射装置ED中的可控开关断开，目的是控制该发射装置ED停止供电工作，最终使列车成功到达目的地。
请参照图2，图2为本发明实施例提供的一种单条无线电能传输支路的电路示意图。本申请的发射装置ED和接收装置RD可采用图2的电路结构，本申请在此不做特别的限定。图2中，高频逆变电源包括一个全控H桥电路，全控H桥电路的开关器件可以选用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)或MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)；补偿装置包括一个电感LR并联一个电容Ca，再串联一个电容C1，补偿装置输出至发射线圈L1(可控开关在图2中未示出，可将可控开关设于电容Ca与发射线圈L1之间)；发射线圈L1通过空间磁场耦合，发送能量分别至接收装置的接收线圈L2、L3、L4、L5(采用单发射-多接收模式，接收装置的接收线圈及其支路的个数不仅限于4个，本申请在此不做特别的限定)；接收线圈经过补偿电容C2、C3、C4、C5，分别至整流器Con1、Con2、Con3、Con4(同步整流，提高了接收效率)，整流器再经过稳压电路(由开关管V1、V2、V3、V4，二极管D1、D2、D3、D4，电感Lb2、Lb3、Lb4、Lb5，电容Co2、Co3、Co4、Co5，电容Cb2、Cb3、Cb4、Cb5组成)输出稳定直流电压，然后再将各个直流电压并联在一起(需要说明的是，不同接收装置对应的各直流电压也并联在一起)，共同给汽车的负载RL提供电能。
作为一种可选地实施例，列车的车厢数量为N个，其中，N为大于1的整数；
且列车的整个行驶路线所对应的总供电区域分为多个供电分段区域，每个供电分段区域均包含M1*(N+M2)条无线电能供电支路；总控制器TC包括设于每个供电分段区域的供电分段区控制器；其中，M1为大于1的整数、M2为正整数；
则第一个供电分段区控制器包括：
发车控制模块，用于预先确定列车的起始位置对应的目标发射装置；在接收到列车发车信号后，依次控制目标发射装置中的高频逆变电源开始运行、可控开关闭合；
每个供电分段区控制器均包括：
运行控制模块，用于当检测到列车行驶进一个发射装置ED的供电范围时，控制该发射装置ED中的高频逆变电源运行至供电状态，同时控制该发射装置ED中的可控开关处于闭合状态；当检测到列车驶离一个发射装置ED的供电范围时，依次控制该发射装置ED中的高频逆变电源停止运行、可控开关断开。
具体地，本申请可将列车的整个行驶路线所对应的总供电区域分为多个供电分段区域，较优地，每个供电分段区域的供电线路结构相同，本申请是将连续铺设的M1*(N+M2)条无线电能供电支路划分为同一供电分段区域(同一供电分段区域内无线电能供电支路的数量选择原理，下文会作详细说明)。然后，本申请为每个供电分段区域分配一个供电分段区控制器，由供电分段区控制器控制对应供电分段区域中无线电能供电支路的具体供电情况。
可以理解的是，对于第一个供电分段区域(即列车发车时对应的供电分段区域)，其内供电分段区控制器(称为第一个供电分段区控制器)在列车出发前，应确定好列车的起始位置对应的目标发射装置。然后，第一个供电分段区控制器在接收到列车发车信号后，会控制目标发射装置开始工作，从而为列车提供其行驶所需的电能。
而对于每个供电分段区域，其内供电分段区控制器均会在列车行驶进本供电分段区域的过程中，检测列车是否行驶进一个发射装置ED的供电范围，若是，则控制该发射装置ED进入为列车供电的供电状态；同时检测列车是否驶离一个发射装置ED的供电范围，若是，则控制该发射装置ED停止供电工作。
作为一种可选地实施例，运行控制模块包括：
预励磁子模块，用于在列车即将行驶至一个发射装置ED时，依次控制该发射装置ED中的可控开关闭合、高频逆变电源运行至预励磁状态，以使该发射装置ED进入预励磁状态；
供电控制子模块，用于当处于预励磁状态的高频逆变电源的输出电流大于预设电流阈值时，确定列车行驶进该发射装置ED的供电范围，并控制该发射装置ED中的高频逆变电源运行至供电状态；当处于供电状态的高频逆变电源的输出电流小于预设电流阈值时，确定列车驶离该发射装置ED的供电范围，并依次控制该发射装置ED中的高频逆变电源停止运行、可控开关断开。
需要说明的是，本申请的预设是提前设置好的，只需要设置一次，除非根据实际情况需要修改，否则不需要重新设置。
具体地，本申请的供电分段区控制器可在列车即将行驶至本供电分段区域中的一个发射装置ED时，依次控制该发射装置ED中的可控开关闭合、高频逆变电源运行至预励磁状态(即高频逆变电源处于低占空比和低电压状态，此时该发射装置ED中的发射线圈的电流很小)，从而使该发射装置ED进入预励磁状态。
已知列车逐渐行驶进处于预励磁状态的发射装置ED时，其内高频逆变电源的输出电流会逐渐增大。所以本申请的供电分段区控制器在使一个发射装置ED进入预励磁状态后，便检测该发射装置ED内高频逆变电源的输出电流，当该高频逆变电源的输出电流大于预设电流阈值时，便认为列车行驶进该发射装置ED的供电范围，则控制该发射装置ED中的高频逆变电源运行至供电状态，即控制该高频逆变电源的占空比增大至50％。
已知列车逐渐驶离处于供电状态的发射装置ED时，其内高频逆变电源的输出电流会逐渐减小。所以本申请的供电分段区控制器在控制一个发射装置ED中的高频逆变电源运行至供电状态后，便检测该发射装置ED内高频逆变电源的输出电流，当该高频逆变电源的输出电流小于预设电流阈值时，便认为列车驶离该发射装置ED的供电范围，则控制该发射装置ED停止供电工作。可见，本申请在提前设置电流阈值时，应在满足上述检测条件的基础上合理设置。
综上，本申请采用预励磁方式判断列车位置，从而无需另设位置传感器等硬件设备，节约了成本。
作为一种可选地实施例，控制该发射装置中的高频逆变电源运行至供电状态的过程，包括：
利用软启动控制策略控制该发射装置中的高频逆变电源运行至供电状态。
具体地，本申请的供电分段区控制器可利用软启动控制策略，控制本供电分段区域中的发射装置中的高频逆变电源运行至供电状态，即控制高频逆变电源的占空比逐渐增大，如图3所示，从而减少了发射线圈启动时出现的涌流，进而避免了发射线圈启动时刻出现过流故障。
作为一种可选地实施例，每个供电分段区域中连续铺设的N+M2条无线电能供电支路为一组供电支路；且在同一供电分段区域中，不同组供电支路中相同位置的发射线圈共用同一补偿装置及同一高频逆变电源；
则第一个供电分段区控制器中预励磁子模块具体用于在接收到列车发车信号后，控制第一组供电支路中第N+1条至第N+M2条无线电能供电支路的发射装置进入预励磁状态；当一组供电支路中第n条无线电能供电支路的可控开关断开时，控制下一组供电支路中第n条无线电能供电支路的发射装置进入预励磁状态；其中，1≤n≤N+M2，n为整数；
相应的，除了最后一个供电分段区控制器，其余供电分段区控制器还均包括：
工作交接模块，用于当列车到达当前供电分段区域末端时，向下一个供电分段区控制器发送预励磁信号，以使下一个供电分段区控制器在接收到预励磁信号后执行自身的预励磁子模块；
且其余供电分段区控制器中预励磁子模块具体用于在接收到预励磁信号后，控制第一组供电支路中第1条至第N+M2条无线电能供电支路的发射装置进入预励磁状态；当一组供电支路中第n条无线电能供电支路的可控开关断开时，控制下一组供电支路中第n条无线电能供电支路的发射装置进入预励磁状态。
具体地，本申请又将每个供电分段区域分为多组供电支路，每组供电支路均包括连续铺设的N+M2条无线电能供电支路，即每个供电分段区域分为M1组供电支路。同时，为了提高设备的利用率，本申请在同一供电分段区域中，不同组供电支路中相同位置的发射线圈共用同一补偿装置及同一高频逆变电源，如图4所示。图4给出了单一供电分段区域的供电系统结构，图4中，列车的车厢数量为4个，每个供电分段区域分为2组供电支路，每组供电支路均包括连续铺设的5条无线电能供电支路，从而通过分时复用高频逆变电源和补偿装置可成功实现设备共用，进而节约了系统成本。
基于此，第一个供电分段区控制器在接收到列车发车信号后，控制第一个供电分段区域内，第一组供电支路中第1条至第N条无线电能供电支路的发射装置进入供电状态，同时控制第一组供电支路中其余无线电能供电支路的发射装置进入预励磁状态，起缓冲作用。当一组供电支路中第n条无线电能供电支路的可控开关断开时，第一个供电分段区控制器会控制下一组供电支路中第n条无线电能供电支路的发射装置进入预励磁状态，直至控制完最后一组供电支路，从而实现不同组供电支路分时复用高频逆变电源和补偿装置。
比如，以图4为例，第1条无线电能供电支路和第6条无线电能供电支路共用一个高频逆变电源1和补偿装置1，当高频逆变电源1停止工作、可控开关K1断开后，可控开关K2闭合，而后控制高频逆变电源1运行至预励磁状态，等待列车的进入。
此外，相邻的供电分段区控制器之间还进行通讯，目的是当列车到达一个供电分段区域的末端时(比如到达供电分段区域内最后一个发射线圈时)，该供电分段区域的供电分段区控制器向下一个供电分段区控制器发送预励磁信号，以通知下一个供电分段区控制器列车即将行驶过来，需要做好预励磁准备。
则下一个供电分段区控制器在接收到预励磁信号后，控制本供电分段区域内，第一组供电支路中第1条至第N+M2条无线电能供电支路的发射装置进入预励磁状态，以做好预励磁准备。同理，当一组供电支路中第n条无线电能供电支路的可控开关断开时，下一个供电分段区控制器会控制下一组供电支路中第n条无线电能供电支路的发射装置进入预励磁状态，直至控制完最后一组供电支路。
作为一种可选地实施例，M1＝2，M2＝1。
进一步地，本申请可将单一供电分段区域的供电结构如图4所示设置，最为简单。
作为一种可选地实施例，发射线圈的长度等于列车的单节车厢的长度，且相邻发射线圈的间隔距离等于列车的相邻车厢的间隔距离。
具体地，本申请中单个发射线圈的长度可设为约等于列车的每节车厢的长度，相邻发射线圈的间隔距离可设为约等于列车的相邻车厢的间隔距离，本申请在此不做特别的限定。
作为一种可选地实施例，可控开关具体为开关速度大于预设速度阈值的高速开关。
具体地，本申请的可控开关均可选用开关速度较高的高速开关，从而进一步提高电能传输效率。
作为一种可选地实施例，总控制器TC还用于当检测到列车的实际功率不等于其额定功率时，根据实际功率调整发射装置的供电个数。
进一步地，通常情况下，列车在额定功率下工作，但也存在列车的实际功率不等于其额定功率的情况。所以本申请的总控制器TC还可以检测列车的实际功率，并将列车的实际功率与其额定功率作比较，当列车的实际功率不等于其额定功率时，根据列车的实际功率调整列车的当前行驶路线上发射装置的供电个数。
比如，列车在额定功率下工作时，需要N个发射装置提供电能(即N个高频逆变电源处于工作状态)。当列车的实际功率只有其额定功率的一半时，就只需要N/2个发射装置提供电能(即N/2个高频逆变电源处于工作状态)。
还需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种轨道交通非接触式供电系统，其特征在于，包括：
按照列车的行驶方向依次铺设于所述列车的整个行驶路线上的多条无线电能供电支路；每条无线电能供电支路均包括用于在工作时产生高频磁场的发射装置；
设于所述列车的每节车厢上的接收装置，用于在接收到所述发射装置的高频磁场后产生所述列车在行驶过程中所需的电流，并提供给所述列车使用；
总控制器，用于预先确定所述列车的起始位置对应的目标发射装置；在接收到列车发车信号后控制所述目标发射装置开始供电工作；当检测到所述列车行驶进一个发射装置的供电范围时，控制该发射装置开始供电工作；当检测到所述列车驶离一个发射装置的供电范围时，控制该发射装置停止供电工作。
2.如权利要求1所述的轨道交通非接触式供电系统，其特征在于，所述发射装置包括高频逆变电源、用于谐振补偿的补偿装置、可控开关及发射线圈；其中：
所述高频逆变电源的输入端与供电直流母线连接，所述高频逆变电源的输出端与所述补偿装置的输入端连接，所述补偿装置的输出端通过所述可控开关与所述发射线圈连接；其中，所有发射线圈按照所述列车的行驶方向依次铺设于所述列车的整个行驶路线上；
则所述总控制器具体用于预先确定所述列车的起始位置对应的目标发射装置；在接收到列车发车信号后，依次控制所述目标发射装置中的高频逆变电源开始运行、可控开关闭合；当检测到所述列车行驶进一个发射装置的供电范围时，控制该发射装置中的高频逆变电源运行至供电状态，同时控制该发射装置中的可控开关处于闭合状态；当检测到所述列车驶离一个发射装置的供电范围时，依次控制该发射装置中的高频逆变电源停止运行、可控开关断开。
3.如权利要求2所述的轨道交通非接触式供电系统，其特征在于，所述列车的车厢数量为N个，其中，N为大于1的整数；
且所述列车的整个行驶路线所对应的总供电区域分为多个供电分段区域，每个供电分段区域均包含M1*(N+M2)条无线电能供电支路；所述总控制器包括设于每个供电分段区域的供电分段区控制器；其中，M1为大于1的整数、M2为正整数；
则第一个供电分段区控制器包括：
发车控制模块，用于预先确定所述列车的起始位置对应的目标发射装置；在接收到列车发车信号后，依次控制所述目标发射装置中的高频逆变电源开始运行、可控开关闭合；
每个所述供电分段区控制器均包括：
运行控制模块，用于当检测到所述列车行驶进一个发射装置的供电范围时，控制该发射装置中的高频逆变电源运行至供电状态，同时控制该发射装置中的可控开关处于闭合状态；当检测到所述列车驶离一个发射装置的供电范围时，依次控制该发射装置中的高频逆变电源停止运行、可控开关断开。
4.如权利要求3所述的轨道交通非接触式供电系统，其特征在于，所述运行控制模块包括：
预励磁子模块，用于在所述列车即将行驶至一个发射装置时，依次控制该发射装置中的可控开关闭合、高频逆变电源运行至预励磁状态，以使该发射装置进入预励磁状态；
供电控制子模块，用于当处于预励磁状态的高频逆变电源的输出电流大于预设电流阈值时，确定所述列车行驶进该发射装置的供电范围，并控制该发射装置中的高频逆变电源运行至供电状态；当处于供电状态的高频逆变电源的输出电流小于预设电流阈值时，确定所述列车驶离该发射装置的供电范围，并依次控制该发射装置中的高频逆变电源停止运行、可控开关断开。
5.如权利要求4所述的轨道交通非接触式供电系统，其特征在于，所述控制该发射装置中的高频逆变电源运行至供电状态的过程，包括：
利用软启动控制策略控制该发射装置中的高频逆变电源运行至供电状态。
6.如权利要求4所述的轨道交通非接触式供电系统，其特征在于，每个供电分段区域中连续铺设的N+M2条无线电能供电支路为一组供电支路；且在同一供电分段区域中，不同组供电支路中相同位置的发射线圈共用同一补偿装置及同一高频逆变电源；
则第一个供电分段区控制器中预励磁子模块具体用于在接收到列车发车信号后，控制第一组供电支路中第N+1条至第N+M2条无线电能供电支路的发射装置进入预励磁状态；当一组供电支路中第n条无线电能供电支路的可控开关断开时，控制下一组供电支路中第n条无线电能供电支路的发射装置进入预励磁状态；其中，1≤n≤N+M2，n为整数；
相应的，除了最后一个供电分段区控制器，其余供电分段区控制器还均包括：
工作交接模块，用于当所述列车到达当前供电分段区域末端时，向下一个供电分段区控制器发送预励磁信号，以使下一个所述供电分段区控制器在接收到所述预励磁信号后执行自身的预励磁子模块；
且其余所述供电分段区控制器中预励磁子模块具体用于在接收到所述预励磁信号后，控制第一组供电支路中第1条至第N+M2条无线电能供电支路的发射装置进入预励磁状态；当一组供电支路中第n条无线电能供电支路的可控开关断开时，控制下一组供电支路中第n条无线电能供电支路的发射装置进入预励磁状态。
7.如权利要求6所述的轨道交通非接触式供电系统，其特征在于，M1＝2，M2＝1。
8.如权利要求7所述的轨道交通非接触式供电系统，其特征在于，所述发射线圈的长度等于所述列车的每节车厢的长度，且相邻发射线圈的间隔距离等于所述列车的相邻车厢的间隔距离。
9.如权利要求7所述的轨道交通非接触式供电系统，其特征在于，所述可控开关具体为开关速度大于预设速度阈值的高速开关。
10.如权利要求1-9任一项所述的轨道交通非接触式供电系统，其特征在于，所述总控制器还用于当检测到所述列车的实际功率不等于其额定功率时，根据所述实际功率调整所述发射装置的供电个数。
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